JP2006010678A - コンタクトプローブ、そのコンタクトプローブに用いる測定用パッド、及びそのコンタクトプローブの作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 測定対象への接触部となる信号電極10a及びグランド電極11aを有する先端部材と、前記信号電極10aに電気的に接続された芯線1b及び前記グランド電極11aに電気的に接続された外被導体1aを有する同軸ケーブル1とを備え、前記先端部材はプリント配線基板2により形成され、前記信号電極10aとグランド電極11aは、絶縁基板2a上に形成された微細コプレーナストリップ線路により構成されている。
【選択図】 図2
Description
また、一般に入手可能なプローブで、最も微細な電極間ピッチは、50μm(GGB社製(米国)、カスケード・マイクロテック社製(米国))という状況である。
このように従来の高周波コンタクトプローブにあっては、電極間ピッチが最少でも50μmであるため、20μmの微細ピッチを有する前記集積回路用インターポーザ等の特性評価を正しく行うことができず、より小さい電極間ピッチを有するコンタクトプローブの出現が望まれていた。
ここで、前記信号電極と前記グランド電極との間の電極間ピッチは、10μm以上〜50μm未満に形成されていることが望ましい。
その結果、例えば、20μmの微細ピッチを有する集積回路用インターポーザ等の特性評価を、容易且つ精度良く、行うことができる。
このように、位置合わせ用ガイド線を形成することにより、プローブ先端の位置合わせを容易に行うことができる。
このように形成されることにより、信号電極における信号線路のインピーダンスを低く安定させることができ、コンタクト電極からの信号測定をより高精度に行うことができる。
このように形成することにより、コンタクト電極が測定対象と接触する際、グランド線路が測定対象に干渉(接触)しないようにすることができる。
このように、第一のボンディングパッドの形状が大きく形成されるため、顕微鏡観察時にその場所を見つけやすく、第一のボンディングパッドの輪郭線に注意を集中してさらに探せば、第二のボンディングパッドとのギャップを容易に見つけることができる。また、第一のボンディングパッドの幅寸法はプローブの電極間ピッチよりも大きく形成されているため、コンタクトプローブの先端(コンタクト電極)を測定用パッドに押し当てる際、多少のずれが生じても正しく接触させることができる。
このように、測定対象への接触部となる信号電極及びグランド電極を有する先端部材をプリント配線基板により形成するため、プリント配線基板に用いられる回路パターン形成技術を用いて、信号電極と前記グランド電極との間の電極間ピッチを、容易かつ正確に形成することができる。
この方法によれば、プローブ先端を、半導体集積回路、半導体集積回路用パッケージ、及びプリント回路基板等に形成された10μm以上〜50μm未満の微細ピッチに押し当てることが可能なコンタクトプローブを作製することができる。
尚、このコネクタ部3aには、高周波測定器(図示せず)への信号入力に用いる同軸ケーブル(図示せず)が接続される。また、アタッチメント3に形成された取り付け穴3bは、コンタクトプローブ100を、測定器に接続されたプローブ微動機構(図示せず)にボルト等により取り付けるための穴である。
また、図2(a)の一部拡大図に示す測定対象とのコンタクト部(接触部)においては、コンタクト電極(信号電極10a、グランド電極11a)の線幅は10μmに形成され、電極間ピッチは20μmに形成されている。なお、図2(a)に示すプローブ先端部については、上下に反転してグランド電極11aと信号電極10aの位置関係が逆になる構成も可能である。
このとき、芯線1bは、プリント配線基板2に形成された信号線路10の取り付け電極10b上に置かれた状態となる。
例えば図3に示すように、取り付け電極11bに接続されたグランド線路11cが形成されたものであってもよい。尚、図3において、図3(a)はプリント配線基板2の全体を示す平面図、図3(b)は図3(a)の一部拡大図であって、コンタクト部周辺を示した平面図である。
このように形成されることにより、信号電極10aにおける信号線路のインピーダンスを低く安定させることができ、コンタクト電極からの信号測定をより高精度に行うことができる。
すなわち、コンタクト電極が測定対象と接触する際、グランド線路11cが測定対象に干渉(接触)しないようになされている。
なお、グランド線路11cの先端位置をグランド電極11aの先端位置と同じに形成した場合には、平面導波路(CPW)構造の線路へのコンタクトに適したGSGタイプのコンタクトプローブとして好適に用いることもできる。
図4は、図2または図3に示すプローブ先端部に用いるプリント回路基板の作製工程を示す工程図である。
先ず、FR−4(耐熱性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)、BTレジン(三菱ガス化学株式会社製)、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)、ポリイミド等の絶縁樹脂基板2aを用意し、その表面に対し粗化及び触媒化処理を行う(図4(a))。次いで、粗化・触媒化した基板表面全体に対して、無電解銅メッキ20を成膜する(図4(b))。
ここで、無電解銅メッキ膜20上に電解銅メッキ膜(銅微細配線)22を形成したのは、絶縁樹脂基板2aからの銅微細配線の高さ(厚さ)を大きくするためであり、コンタクトプローブ100の先端部が測定対象に接触した際、良好な接続状態を作り出すことができる。
次いで、銅微細配線22上にレジストパターン21をリソグラフィ工程により形成し、銅微細配線22をマスクする(図4(g))。そして、溶媒に溶けたワニス状態のエポキシ、BTレジン、液晶ポリマー、ポリイミド等の絶縁樹脂材料を用い、塗布法、印刷法等により、銅微細配線22よりも薄い絶縁層23を基板全体に形成する(図4(h))。
以上の工程により、絶縁樹脂基板2a上に信号線路10及びグランド線路11の配線パターンが形成され、最後に基板をカッティングすることによりプリント配線基板2が作製される。
しかし、今日のセミアディティブ法(絶縁基板上に銅メッキで配線形成を行う工法)にあっては、回路パターン間隔を10μm以下に形成することができないため、コンタクト電極(信号電極10a、グランド電極11a)の電極間ピッチを10μm以上に形成するのが望ましい。
また、前記電極間ピッチにあっては、無電解銅メッキ20と銅微細配線22の全体の高さ(厚さ)は、5μm〜20μmに形成されるのが、前記した良好な接続状態を作り出す上でも好ましい。
例えば図5に示すように、測定対象に形成された測定用パッド30の構成として、コンタクトプローブ100の信号電極10aとグランド電極11aとの接触部において、それぞれプリント形成された第一のボンディングパッド30a及び第二のボンディングパッド30bとを備えるものとなされる。
このように、第一のボンディングパッド30aの形状が大きく形成されるため、顕微鏡観察時にその場所を見つけやすく、第一のボンディングパッド30aの輪郭線に注意を集中してさらに探せば、第二のボンディングパッド30bとのギャップを容易に見つけることができる。また、第一のボンディングパッド30aの幅寸法t1はプローブの電極間ピッチt2よりも大きく形成されているため、コンタクトプローブ100の先端(コンタクト電極)を測定用パッド30に押し当てる際、多少のずれが生じても正しく接触させることができる。なお、信号電極10aを第二のボンディングパッド30bに、グランド電極11aを第一のボンディングパッド30aに接触させる構成も可能である。
したがって、前記コンタクトプローブ100を高周波測定装置に取り付けることにより、微細ピッチでの高速・高周波測定を実現できる。
また、前記プリント配線基板2の作製技術を用いているため、電極間ピッチを、容易且つ精度良く、所定の値に形成することができる。
[実施例1]
測定対象として、10μm幅、20μmピッチの微細配線を有し、1.2mm長と12.4mm長の長短2種類の差動ペアストリップ線路構造を有するチップ実装パッケージ(基板)150を用いた。図6(a)にその平面図、図6(b)に図6(a)のA−A断面図、図6(c)にその浮遊電気パラメータの等価回路を示す。
また、図6(b)に示すように、チップ実装パッケージ150は、多層配線構造となっており、シリコン基板SS上にポリイミドの絶縁層PIが積層されている。
尚、図中のコンタクトプローブ101において、Sは信号(電極)を示し、Gはグランド(電極)を示す。また、測定は、1.2mm長(Strip line(short))と12.4mm長(Strip line(long))の長短2種類の差動ペアストリップ線路について行った。
すなわち、これは、20μmピッチのプローブ101の先端を、信号パッドSPとグランドパッドGP(またはグランド線GL)とが最少ピッチで接近する付近に押し当てることにより、図6(c)の等価回路に示した浮遊インダクタンスL、浮遊容量Cによる影響を回避することができたためであると考察された。
尚、図7(b)のグラフの波形の平坦中心部に対応した線路のインピーダンスは、55ohn±11%と評価された。
[比較例1]
尚、図中のコンタクトプローブ200において、Sは信号(電極)を示し、Gはグランド(電極)を示す。また、測定は、1.2mm長(Strip line(short))と12.4mm長(Strip line(long))の長短2種類の差動ペアストリップ線路の片側の線路について行った。
すなわち、これは、浮遊インダクタンスL、浮遊容量Cの影響により、高速(GHz以上)のTDR信号の成分が測定線路まで到達できず、位置分解能が不足するためであると考察された。
1a 芯線
1b 外被導体
2 プリント配線基板(先端部材)
2a 絶縁樹脂基板(絶縁基板)
3 アタッチメント
10 信号線路
10a 信号電極
10b 取り付け電極
11 グランド線路
11a グランド電極
11b 取り付け電極
11c グランド線路
12 半田
30 測定用パッド
30a 第一のボンディングパッド
30b 第二のボンディングパッド
100 コンタクトプローブ
Claims (9)
- 高速高周波特性の測定評価に用いるコンタクトプローブにおいて、
測定対象への接触部となる信号電極及びグランド電極を有する先端部材と、
前記信号電極に電気的に接続された芯線及び前記グランド電極に電気的に接続された外被導体を有する同軸ケーブルとを備え、
前記先端部材はプリント配線基板により形成され、前記信号電極とグランド電極は、前記基板上に配線形成された微細コプレーナストリップ線路により構成されていることを特徴とするコンタクトプローブ。 - 前記信号電極と前記グランド電極との間の電極間ピッチは、10μm以上〜50μm未満に形成されていることを特徴とする請求項1に記載されたコンタクトプローブ。
- 前記信号電極とグランド電極が形成された基板面の裏面に、信号電極とグランド電極の中央位置を表示する、位置合わせ用ガイド線が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたコンタクトプローブ。
- 前記先端部材において、前記信号電極を挟み、前記グランド電極に相対してグランド線路が配線形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載されたコンタクトプローブ。
- 前記グランド電極は、前記信号電極と同じ先端位置まで形成され、前記グランド線路は、前記信号電極の先端位置よりも短く形成されていることを特徴とする請求項4に記載されたコンタクトプローブ。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載されたコンタクトプローブと、測定対象との間に設けられる測定用パッドであって、
前記信号電極と前記グランド電極のいずれか一方が接触可能にプリント形成された第一のボンディングパッドと、他方が接触可能にプリント形成された第二のボンディングパッドとを備え、
前記信号電極と前記グランド電極との間の電極間ピッチの方向に沿って、前記第一のボンディングパッドの幅寸法は前記電極間ピッチの1.5〜3倍に形成され、前記第二のボンディングパッドの幅寸法は前記電極間ピッチの0.5倍以下に形成され、前記第一のボンディングパッドと第二のボンディングパッドとの間のピッチ寸法は前記電極間ピッチの0.5倍以下に形成されていることを特徴とする測定用パッド。 - 高速高周波特性の測定評価に用いるコンタクトプローブの作製方法において、
測定対象への接触部となる信号電極及びグランド電極が配線形成されたプリント配線基板を作製する工程と、
同軸ケーブルの芯線に、前記信号電極を電気的に接続し、前記同軸ケーブルの外被導体に、前記グランド電極を電気的に接続する工程とを含むことを特徴とするコンタクトプローブの作製方法。 - 前記プリント配線基板を作製する工程は、
絶縁樹脂基板の表面に対し粗化及び触媒化処理を行う工程と、前記工程の後、粗化・触媒化した基板表面全体に対して、無電解銅メッキを成膜する工程と、前記成膜工程の後、微細配線形成用レジストパターンを、リソグラフィ工程により形成する工程と、前記微細配線形成用レジストパターン工程の後、レジストが形成されていない無電解銅メッキ膜上に電解銅メッキ膜を形成する工程と、前記電解銅メッキ膜の形成工程後、レジストパターンを除去し、銅微細配線となる、無電解銅メッキ膜及び電解銅メッキ膜を露出させる工程と、前記工程の後、エッチングにより、銅微細配線外の不要な無電解銅を除去する工程とを含むことを特徴とする請求項7に記載されたコンタクトプローブの作製方法。 - 前記プリント配線基板を作製する工程において、前記信号電極と前記グランド電極との間の電極間ピッチは、10μm以上〜50μm未満に形成されていることを特徴とする請求項7または請求項8に記載されたコンタクトプローブの作製方法。
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